2025年高考生物總復(fù)習(xí)：基因工程的應(yīng)用與蛋白質(zhì)工程

課時(shí)7基因工程的應(yīng)用與蛋白質(zhì)工程

課標(biāo)要求核心考點(diǎn)五年考情核心素養(yǎng)對(duì)接

2023：海南T20、北京T21、湖

1.科學(xué)思維一一歸納

1.舉例說明基因工程在農(nóng)牧、南T8、全國甲T38、浙江6月

與概括：蛋白質(zhì)工

食品及醫(yī)藥等行業(yè)的廣泛應(yīng)用T23；

程的原理及其與基

改善了人類的生活品質(zhì)；2022：廣東T22、江蘇T6、河

因工程的關(guān)系。

2.概述人們根據(jù)基因工程原北T24、浙江1月T29(二)

基因工程的應(yīng)2.科學(xué)探究一一實(shí)驗(yàn)

理，進(jìn)行蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)和改造，(1)(2)、山東T25、湖南

用與蛋白質(zhì)工方案設(shè)計(jì)：針對(duì)人

可以獲得性狀和功能更符合人T22；

程類某一需求，設(shè)計(jì)

類需求的蛋白質(zhì)；2021：海南T25、浙江6月

獲得某一轉(zhuǎn)基因產(chǎn)

3.舉例說明依據(jù)人類需要對(duì)原T20、北京T16(1)(2)、遼

品的方案并就其中

有蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行基因改造、寧T14、河北T24；

的某些問題展開探

生產(chǎn)目標(biāo)蛋白的過程2020：天津T16、全國OT38；

究

2019：海南T31

1.高考對(duì)本部分的考查常結(jié)合具體實(shí)例，考查基因工程的應(yīng)用、蛋白質(zhì)工程等相關(guān)知識(shí),

多以非選擇題形式呈現(xiàn);

命題分析預(yù)測(cè)

2.預(yù)計(jì)2025年高考仍可能延續(xù)往年的考查形式及特點(diǎn)，并結(jié)合科研實(shí)踐或科學(xué)實(shí)踐情

境，分層設(shè)置問題，綜合考查相關(guān)知識(shí)

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—學(xué)生用書

P350

1.基因工程的應(yīng)用

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2.蛋白質(zhì)工程

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3.蛋白質(zhì)工程與基因工程的比較

項(xiàng)目蛋白質(zhì)工程基因工程

起點(diǎn)預(yù)期的蛋白質(zhì)功能目的基因

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12s.

實(shí)質(zhì)人工控制下的「11］基因突變基因重組

別

結(jié)果生產(chǎn)自然界中沒有的蛋白質(zhì)生產(chǎn)自然界中已有的蛋白質(zhì)

聯(lián)系蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上延伸出來的第二代基因工程

■EE攔I敕材談活I(lǐng)

基礎(chǔ)自測(cè)，

1.外源生長激素基因的表達(dá)可以使轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生長得更快。（4）

2.干擾素是一種具有干擾病毒復(fù)制作用的糖蛋白，在臨床上被廣泛應(yīng)用。（4）

3.利用乳腺生物反應(yīng)器能夠獲得一些重要的醫(yī)藥產(chǎn)品，如人的血清白蛋白，這是因?yàn)閷⑷说难灏椎鞍谆?/p>

因?qū)肓藙?dòng)物的乳腺細(xì)胞中。（X）

提示培養(yǎng)動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器時(shí)，應(yīng)將目的基因?qū)胧芫讯菍?dǎo)入乳腺細(xì)胞中。

4.用基因工程的方法，使外源基因得到高效表達(dá)的菌類一般稱為基因工程菌。（4）

5.蛋白質(zhì)工程中，要對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)改造，必須通過改造或合成基因來完成，而不直接改造蛋白

質(zhì)。（Y）

深度思考，

1.某些轉(zhuǎn)基因藥物只在雌性動(dòng)物的乳腺細(xì)胞表達(dá)的原因是什么？

提示將藥用蛋白基因與乳腺中特異表達(dá)的基因的啟動(dòng)子等調(diào)控元件重組在一起，通過顯微注射的方法導(dǎo)

入哺乳動(dòng)物的受精卵中，讓藥用蛋白基因只在乳腺細(xì)胞中選擇性表達(dá)。

2.為什么蛋白質(zhì)工程的操作對(duì)象是基因而不是蛋白質(zhì)？

提示因?yàn)槿魏我环N天然蛋白質(zhì)都是由基因編碼的，基因是遺傳信息結(jié)構(gòu)與功能的基本單位，改造了基因

就可以通過基因的信息傳遞進(jìn)而改造蛋白質(zhì)。如果直接對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，即使改造成功，被改造的蛋白

質(zhì)也無法遺傳。

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P351

命題點(diǎn)1結(jié)合實(shí)例考查基因工程的應(yīng)用

1.[2022廣東，12分]“綠水逶迤去，青山相向開。”大力發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)已成為全社會(huì)的共識(shí)。基于某些梭

菌的特殊代謝能力，有研究者以某些工業(yè)廢氣（含CO2等一碳溫室氣體，多來自高污染排放企業(yè)）為原

料，通過厭氧發(fā)酵生產(chǎn)丙酮，構(gòu)建一種生產(chǎn)高附加值化工產(chǎn)品的新技術(shù)。

回答下列問題：

（1）研究者針對(duì)每個(gè)需要擴(kuò)增的酶基因（如圖）設(shè)計(jì)一對(duì)引物，利用PCR技術(shù)，在優(yōu)化反應(yīng)條件后

擴(kuò)增得到目標(biāo)酶基因。

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（2）研究者構(gòu)建了一種表達(dá)載體pMTL80k,用于在梭菌中建立多基因組合表達(dá)庫，經(jīng)篩選后提高丙酮的

合成量。該載體包括了啟動(dòng)子、終止子及抗生素抗性基因等，其中抗生素抗性基因的作用是作為標(biāo)記基

因，篩選含有目的基因的受體細(xì)胞，終止子的作用是終止轉(zhuǎn)錄，使轉(zhuǎn)錄在所需要的地方停下來。

（3）培養(yǎng)過程中發(fā)現(xiàn)重組梭菌大量表達(dá)上述酶蛋白時(shí)，出現(xiàn)了生長遲緩的現(xiàn)象，推測(cè)其原因可能是二

氧化碳等氣體用于大量合成丙酮，而不是用于重組梭菌的生長，此外丙酮的積累會(huì)傷害細(xì)胞，需要進(jìn)一

步優(yōu)化菌株和工藝才能擴(kuò)大應(yīng)用規(guī)模。

（4）這種生產(chǎn)高附加值化工產(chǎn)品的新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了廢物的資源化，體現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)。從“碳

中和“的角度看，該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于不僅不排放二氧化碳，還可以消耗工業(yè)廢氣中的二氧化碳，具有

廣泛的應(yīng)用前景和良好的社會(huì)效益。

解析（1）利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目標(biāo)酶基因的前提是根據(jù)目標(biāo)酶基因兩端的堿基序列設(shè)計(jì)一對(duì)引物。（2）

基因表達(dá)載體中，抗生素抗性基因作為標(biāo)記基因，可用于鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因，從而將含有

目的基因的細(xì)胞篩選出來。終止子相當(dāng)于一盞紅色信號(hào)燈，可使轉(zhuǎn)錄在所需要的地方停下來。（3）重組

梭菌可大量表達(dá)題述酶蛋白，在這些酶蛋白的作用下，二氧化碳等氣體用于大量合成丙酮，而不是用于重

組梭菌的生長，所以重組梭菌大量表達(dá)題述酶蛋白會(huì)導(dǎo)致其生長遲緩。(4)根據(jù)題意可知，這種生產(chǎn)高

附加值化工產(chǎn)品的新技術(shù)，以高污染排放企業(yè)排出的二氧化碳等一碳溫室氣體為原料生產(chǎn)丙酮，實(shí)現(xiàn)了廢

物的資源化，體現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)。從“碳中和”的角度看，利用該技術(shù)生產(chǎn)丙酮的過程中不僅不排放

二氧化碳，還可以消耗工業(yè)廢氣中的二氧化碳，有利于減緩溫室效應(yīng)，并實(shí)現(xiàn)較高的經(jīng)濟(jì)效益，具有廣泛

的應(yīng)用前景和良好的社會(huì)效益。

命題點(diǎn)2蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用分析

2.[2022湖南改編，13分]水蛭是我國的傳統(tǒng)中藥材，主要藥理成分水蛭素為水蛭蛋白中重要成分之一，具

有良好的抗凝血作用。擬通過蛋白質(zhì)工程改造水蛭素結(jié)構(gòu)，提高其抗凝血活性?；卮鹣铝袉栴}：

(1)蛋白質(zhì)工程流程如圖所示，物質(zhì)a是多肽鏈，物質(zhì)b是mRNA。在生產(chǎn)過程中，物質(zhì)b可能

不同，合成的蛋白質(zhì)空間構(gòu)象卻相同，原因是密碼子的簡并。

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—?b

1—

(2)蛋白質(zhì)工程是基因工程的延伸，基因工程中獲取目的基因常用PCR技術(shù)擴(kuò)增。PCR技術(shù)遵循的基本

原理是DNA半保留復(fù)制。

(3)將提取的水蛭蛋白經(jīng)甲、乙兩種蛋白酶水解后，分析水解產(chǎn)物中的肽含量及其抗凝血活性，結(jié)果如

圖所示。推測(cè)兩種處理后酶解產(chǎn)物的抗凝血活性差異主要與肽的種類(填“種類”或“含量”)有

關(guān)，其活性不同的原因是酶處理后形成的肽中氨基酸的種類、數(shù)目和排列順序不同。

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醒解時(shí)間(h)

酶甲處理

醐乙處理

解解時(shí)間(h)

(4)若要比較蛋白質(zhì)工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解產(chǎn)物和天然水蛭素的抗凝血活性差異，簡

要寫出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路：取四支試管，分別加入等量的生理鹽水、蛋白質(zhì)工程改造后的水蛭素、水蛭蛋白

酶解產(chǎn)物和天然水蛭素，再向四支試管中各加入等量的新鮮血液，觀察四支試管中血液的凝血情況。

解析(1)蛋白質(zhì)工程的流程一般為預(yù)期蛋白質(zhì)功能一設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)—推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列

一找到并改變對(duì)應(yīng)的脫氧核甘酸序列(基因)或合成新的基因一獲得所需要的蛋白質(zhì)。密碼子的簡并指的

是同一種氨基酸可以由幾種不同的密碼子決定。(3)由題圖可知，將提取的水蛭蛋白經(jīng)甲、乙兩種蛋白

酶水解后，水解產(chǎn)物中的肽含量差別不大，但抗凝血活性差別較大，推測(cè)兩種處理后酶解產(chǎn)物的抗凝血活

性差異主要與肽的種類有關(guān)。兩種處理后酶解產(chǎn)物中氨基酸的種類、數(shù)目和排列順序不同，從而導(dǎo)致兩種

處理后抗凝血活性有差異。

1.[2023湖南]鹽堿脅迫下植物應(yīng)激反應(yīng)產(chǎn)生的壓。2對(duì)細(xì)胞有毒害作用。禾本科農(nóng)作物ATI蛋白通過調(diào)節(jié)

細(xì)胞膜上PIP2s蛋白磷酸化水平，影響H2O2的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)，如圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是（B）

抗氧化脅迫，高成活率擊???化

A.細(xì)胞膜上PIP2s蛋白高磷酸化水平是其提高H2O2外排能力所必需的

B.PIP2s蛋白磷酸化被抑制，促進(jìn)H2O2外排，從而減輕其對(duì)細(xì)胞的毒害

C.敲除ATI基因或降低其表達(dá)可提高禾本科農(nóng)作物的耐鹽堿能力

D.從特殊物種中發(fā)掘逆境脅迫相關(guān)基因是改良農(nóng)作物抗逆性的有效途徑

解析分析題圖可知，ATI蛋白存在時(shí)，ATI蛋白可與GB結(jié)合，抑制PIP2s蛋白磷酸化，H2O2外排能力

弱；ATI蛋白缺陷時(shí)，ATI蛋白不能與Gp結(jié)合，PIP2s蛋白被磷酸化，H2O2外排能力強(qiáng)。因此，細(xì)胞膜上

PIP2s蛋白保持高磷酸化水平是其提高H2O2外排能力所必需的，A正確。PIP2s蛋白磷酸化被抑制時(shí)，會(huì)抑

制H2O2外排，從而增強(qiáng)其對(duì)細(xì)胞的毒害，B錯(cuò)誤。敲除A77基因或降低其表達(dá)可使PIP2s蛋白保持高磷酸

化水平，H2O2外排能力較強(qiáng)，可提高禾本科農(nóng)作物的耐鹽堿能力，C正確。基因工程是指按照人們的愿

望，通過轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品?？?/p>

以從特殊物種中發(fā)掘逆境脅迫相關(guān)基因，通過基因工程技術(shù)改良農(nóng)作物的抗逆性，D正確。

2.[2022江蘇]采用基因工程技術(shù)調(diào)控植物激素代謝，可實(shí)現(xiàn)作物改良。下列相關(guān)敘述不合理的是（B）

A.用特異啟動(dòng)子誘導(dǎo)表達(dá)iaaM（生長素合成基因）可獲得無子果實(shí)

B.大量表達(dá)物（細(xì)胞分裂素合成關(guān)鍵基因）可抑制芽的分化

C.提高敬2。無（氧化赤霉素的酶基因）的表達(dá)水平可獲得矮化品種

D.在果實(shí)中表達(dá)acs（乙烯合成關(guān)鍵酶基因）的反義基因可延遲果實(shí)成熟

解析生長素可促進(jìn)果實(shí)發(fā)育，用特異啟動(dòng)子誘導(dǎo)表達(dá)iaaM（生長素合成基因）可獲得無子果實(shí)，A不符

合題意；大量表達(dá)力f（細(xì)胞分裂素合成關(guān)鍵基因）可使細(xì)胞分裂素含量升高，細(xì)胞分裂素含量升高，有利

于芽的分化，B符合題意；赤霉素能促進(jìn)細(xì)胞伸長，從而引起植株增高，提高ga2ox（氧化赤霉素的酶基

因）的表達(dá)水平可促進(jìn)赤霉素被氧化分解，使赤霉素含量降低，從而獲得矮化品種，C不符合題意；乙烯

有催熟作用，在果實(shí)中表達(dá)acs（乙烯合成關(guān)鍵酶基因）的反義基因可抑制乙烯的合成，果實(shí)成熟會(huì)延

遲，D不符合題意。

3.[2021遼寧]月青水合酶（No）廣泛應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)和醫(yī)藥原料生產(chǎn)等領(lǐng)域，但不耐高溫。利用蛋白質(zhì)工程

技術(shù)在No的a和0亞基之間加入一段連接肽，可獲得熱穩(wěn)定的融合型睛水合酶（Ni）。下列有關(guān)敘述錯(cuò)

誤的是（D）

A.Ni與No氨基酸序列的差異是影響其熱穩(wěn)定性的原因之一

B.加入連接肽需要通過改造基因?qū)崿F(xiàn)

C.獲得Ni的過程需要進(jìn)行轉(zhuǎn)錄和翻譯

D.檢測(cè)Ni的活性時(shí)先將Ni與底物充分混合，再置于高溫環(huán)境

解析據(jù)題意可知，利用蛋白質(zhì)工程技術(shù)在No的a和p亞基之間加入一段連接肽，可獲得熱穩(wěn)定的融合型

睛水合酶（Ni）,故Ni與No氨基酸序列的差異是影響其熱穩(wěn)定性的原因之一，A正確；改造蛋白質(zhì)的結(jié)

構(gòu)需要通過改造基因來實(shí)現(xiàn)，B正確；利用蛋白質(zhì)工程技術(shù)獲得Ni的過程涉及轉(zhuǎn)錄和翻譯，C正確；檢測(cè)

Ni的活性時(shí)，應(yīng)先將Ni置于高溫環(huán)境中，再將其與底物充分混合，D錯(cuò)誤。

4.[2023全國甲節(jié)選，11分]接種疫苗是預(yù)防傳染病的一項(xiàng)重要措施，乙肝疫苗的使用可有效阻止乙肝病毒

的傳播，降低乙型肝炎發(fā)病率。乙肝病毒是一種DNA病毒。重組乙肝疫苗的主要成分是利用基因工程技

術(shù)獲得的乙肝病毒表面抗原（一種病毒蛋白）。回答下列問題。

（1）接種上述重組乙肝疫苗不會(huì)在人體中產(chǎn)生乙肝病毒，原因是重組乙肝疫苗的主要成分是乙肝病毒

表面抗原，由于不含乙肝病毒的遺傳物質(zhì)，接種該疫苗不會(huì)在人體中產(chǎn)生乙肝病毒。

（2）制備重組乙肝疫苗時(shí)，需要利用重組表達(dá)載體將乙肝病毒表面抗原基因（目的基因）導(dǎo)入酵母細(xì)胞

中表達(dá)。重組表達(dá)載體中通常含有抗生素抗性基因，抗生素抗性基因的作用是鑒別受體細(xì)胞（酵母菌）

中是否含有目的基因（乙肝病毒表面抗原基因），從而將含有目的基因的受體細(xì)胞篩選出來。能識(shí)別載

體中的啟動(dòng)子并驅(qū)動(dòng)目的基因轉(zhuǎn)錄的酶是RNA聚合酶。

（4）若要通過實(shí)驗(yàn)檢測(cè)目的基因在酵母細(xì)胞中是否表達(dá)出目的蛋白，請(qǐng)簡要寫出實(shí)驗(yàn)思路。

從轉(zhuǎn)基因酵母菌中提取蛋白質(zhì)，用相應(yīng)的抗體進(jìn)行抗原一抗體雜交，觀察是否有雜交帶出現(xiàn)。

解析（1）重組乙肝疫苗的主要成分是乙肝病毒表面抗原，由于不含乙肝病毒的遺傳物質(zhì)，故接種該疫

苗不會(huì)在人體中產(chǎn)生乙肝病毒。（2）抗生素抗性基因?yàn)闃?biāo)記基因，其作用是鑒別受體細(xì)胞中是否含有目

的基因，從而將含有目的基因的受體細(xì)胞篩選出來。啟動(dòng)子是一段有特殊序列結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基

因的上游，它是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，有了它才能驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出mRNA,最終獲得所需要的

蛋白質(zhì)。（4）若要通過實(shí)驗(yàn)檢測(cè)目的基因在酵母細(xì)胞中是否表達(dá)出目的蛋白，應(yīng)從轉(zhuǎn)基因生物中提取蛋

白質(zhì)，用相應(yīng)的抗體進(jìn)行抗原一抗體雜交，若有雜交帶出現(xiàn)，表明目的基因已表達(dá)出目的蛋白。

5.[2023浙江6月，14分]賴氨酸是人體不能合成的必需氨基酸，而人類主要食物中的賴氨酸含量很低，利

用生物技術(shù)可提高食物中賴氨酸含量。回答下列問題：

（1）植物細(xì)胞合成的賴氨酸達(dá)到一定濃度時(shí)，能抑制合成過程中兩種關(guān)鍵酶的活性，導(dǎo)致賴氨酸含量維

持在一定濃度水平，這種調(diào)節(jié)方式屬于負(fù)反饋調(diào)節(jié)。根據(jù)這種調(diào)節(jié)方式，在培養(yǎng)基中添加一定濃度

的賴氨酸類似物，用于篩選經(jīng)人工誘變的植物懸浮細(xì)胞，可得到抗賴氨酸類似物的細(xì)胞突變體，通過培

養(yǎng)獲得再生植株。

（2）隨著轉(zhuǎn)基因技術(shù)與動(dòng)物細(xì)胞工程結(jié)合和發(fā)展，2011年我國首次利用轉(zhuǎn)基因和體細(xì)胞核移植技術(shù)成功

培育了高產(chǎn)賴氨酸轉(zhuǎn)基因克隆奶牛。其基本流程為：

①構(gòu)建乳腺專一表達(dá)載體。隨著測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，為獲取富含賴氨酸的酪蛋白基因（目的基因），可通過

檢索生物信息數(shù)據(jù)庫/遺傳序列數(shù)據(jù)庫獲取其編碼序列,用化學(xué)合成法制備得到。再將獲得的目的基因

與含有乳腺特異性啟動(dòng)子的相應(yīng)載體連接，構(gòu)建出乳腺專一表達(dá)載體。

②表達(dá)載體轉(zhuǎn)入牛胚胎成纖維細(xì)胞（BEF）。將表達(dá)載體包裹到磷脂等構(gòu)成的脂質(zhì)體內(nèi)，與BEF膜發(fā)生

融合，表達(dá)載體最終進(jìn)入細(xì)胞核，發(fā)生轉(zhuǎn)化。

③核移植。將轉(zhuǎn)基因的BEF作為核供體細(xì)胞，從牛卵巢獲取卵母細(xì)胞，經(jīng)體外培養(yǎng)及去核后作為受體細(xì)

胞。將兩種細(xì)胞進(jìn)行電融合，電融合的作用除了促進(jìn)細(xì)胞融合，同時(shí)起到了激活重組細(xì)胞發(fā)育的作

用。

④重組細(xì)胞的體外培養(yǎng)及胚胎移植。重組細(xì)胞體外培養(yǎng)至桑川胚或囊胚，植入代孕母牛子宮角，直至

小牛出生。

⑤檢測(cè)。DNA水平檢測(cè)：利用PCR技術(shù)，以非轉(zhuǎn)基因牛耳組織細(xì)胞作為陰性對(duì)照，以轉(zhuǎn)基因牛耳組織

細(xì)胞為陽性對(duì)照,檢測(cè)到轉(zhuǎn)基因牛耳組織細(xì)胞中存在目的基因。RNA水平檢測(cè)：從非轉(zhuǎn)基因牛乳汁中的

脫落細(xì)胞、轉(zhuǎn)基因牛乳汁中的脫落細(xì)胞和轉(zhuǎn)基因牛耳組織細(xì)胞，提取總RNA,對(duì)總RNA進(jìn)行DNA酶

處理，以去除DNA污染，再經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄形成cDNA,并以此為PCR擴(kuò)增的模板，利用特定引物擴(kuò)增目的

基因片段。結(jié)果顯示目的基因在轉(zhuǎn)基因牛乳汁中的脫落細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，而不在牛耳組織細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，原因是

什么？

構(gòu)建的表達(dá)載體含乳腺特異性啟動(dòng)子，使目的基因僅在乳腺細(xì)胞中表達(dá)。

解析（1）通過抑制或減弱一開始的變化，維持物質(zhì)含量穩(wěn)定，這種調(diào)節(jié)方式屬于負(fù)反饋調(diào)節(jié)。人為添

加一定濃度的賴氨酸類似物，使不抗賴氨酸類似物的細(xì)胞死亡，而抗賴氨酸類似物的細(xì)胞突變體能夠存

活。（2）①可通過檢索生物信息數(shù)據(jù)庫（或遺傳序列數(shù)據(jù)庫）獲取目的基因的編碼序列。②脂質(zhì)體由磷

脂等構(gòu)成，脂質(zhì)體可以與牛胚胎成纖維細(xì)胞的細(xì)胞膜發(fā)生融合，從而使表達(dá)載體進(jìn)入細(xì)胞，最終進(jìn)入細(xì)胞

核，發(fā)生轉(zhuǎn)化。③卵母細(xì)胞去核后作為受體細(xì)胞。經(jīng)核移植的重組細(xì)胞需利用電刺激進(jìn)行激活。④將重組

細(xì)胞體外培養(yǎng)至桑黃胚或囊胚后，可移植至代孕母牛子宮角。⑤DNA水平檢測(cè)的目的是檢測(cè)轉(zhuǎn)基因牛中是

否含有目的基因。分析可知，可以轉(zhuǎn)基因牛耳組織細(xì)胞作為陽性對(duì)照。進(jìn)行RNA水平檢測(cè)時(shí)，需利用

DNA酶處理總RNA,以去除DNA污染。RNA經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄形成的cDNA可作為PCR擴(kuò)增的模板，通過PCR

技術(shù)可獲取大量的目的基因片段。目的基因只在轉(zhuǎn)基因牛乳腺細(xì)胞中表達(dá)的原因是在構(gòu)建基因表達(dá)載體

時(shí)，將目的基因與含有乳腺特異性啟動(dòng)子的相應(yīng)載體連接，構(gòu)建出了乳腺專一表達(dá)載體，該表達(dá)載體中的

特異性啟動(dòng)子使目的基因僅在乳腺細(xì)胞中表達(dá)，而不會(huì)在其他細(xì)胞中表達(dá)。

（--------------------------（練習(xí)幫〉練透好題精準(zhǔn)分層-------------------------W學(xué)生用書?練習(xí)

幫P533

墓礎(chǔ)練

一、選擇題

1.[2024重慶聯(lián)考]蛋白質(zhì)工程是基因工程的延伸，下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的敘述，錯(cuò)誤的是（A）

A.通過蛋白質(zhì)工程改造后的蛋白質(zhì)的性狀不可以遺傳

B.蛋白質(zhì)工程和基因工程都需要構(gòu)建基因表達(dá)載體

C.蛋白質(zhì)工程需要限制酶、DNA連接酶和載體等工具

D.蛋白質(zhì)工程經(jīng)常要建立蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)的三維模型

解析蛋白質(zhì)工程是通過對(duì)基因進(jìn)行修飾改造或重新合成，從而改造蛋白質(zhì)進(jìn)而改造性狀，其本質(zhì)是通過

基因控制性狀，故可遺傳，A錯(cuò)誤；蛋白質(zhì)工程通過對(duì)基因進(jìn)行修飾改造或重新合成，然后進(jìn)行基因表

達(dá)，同基因工程一樣，都需要構(gòu)建基因表達(dá)載體，B正確；蛋白質(zhì)工程需要限制酶、DNA連接酶和載體等

工具，C正確；蛋白質(zhì)工程先要根據(jù)預(yù)期的蛋白質(zhì)功能設(shè)計(jì)建立蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)的三維模型，D正確。

2.[2023東莞模擬]干擾素是一種具有干擾病毒復(fù)制作用的糖蛋白，可以用于治療癌癥，但體外保存相當(dāng)困

難。如圖是利用蛋白質(zhì)工程設(shè)計(jì)生產(chǎn)干擾素的流程圖，據(jù)圖分析下列敘述錯(cuò)誤的是（D）

|干擾素廣射纜“謝高級(jí)結(jié)構(gòu)|分子設(shè)計(jì)新的干斗素模型|

|人工合

?------,在受體細(xì)胞中表達(dá),-----1成DM?

|新的干擾索---------------二|新的干擾素函|

A.圖中構(gòu)建新的干擾素模型的主要依據(jù)是新的干擾素的預(yù)期功能

B.圖中新的干擾素基因必須插入質(zhì)粒上的啟動(dòng)子和終止子之間才能表達(dá)

C.圖中改造干擾素結(jié)構(gòu)的實(shí)質(zhì)是改造干擾素基因的結(jié)構(gòu)

D.圖中各過程并沒有涉及基因工程技術(shù)

解析構(gòu)建新的干擾素模型的主要依據(jù)是新的干擾素的預(yù)期功能，A正確；新的干擾素基因必須插入質(zhì)粒

上的啟動(dòng)子和終止子之間才能表達(dá)，B正確；改造干擾素結(jié)構(gòu)的實(shí)質(zhì)是對(duì)干擾素基因的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，C

正確；題圖中從“人工合成DNA”至I“在受體細(xì)胞中表達(dá)”的過程運(yùn)用了基因工程技術(shù)，D錯(cuò)誤。

3.[2024湖北聯(lián)考]科學(xué)家利用基因工程培育出了能產(chǎn)生乙肝病毒蛋白質(zhì)的西紅柿，被稱為“西紅柿乙肝疫

苗”。具體操作：將乙肝抗原基因M導(dǎo)入農(nóng)桿菌，然后利用農(nóng)桿菌將基因M導(dǎo)入西紅柿細(xì)胞。實(shí)驗(yàn)顯示

小白鼠連續(xù)五周吃這樣的西紅柿，體內(nèi)產(chǎn)生了抗乙肝病毒的抗體，下列敘述錯(cuò)誤的是（B）

A.實(shí)驗(yàn)過程中用PCR技術(shù)對(duì)基因M進(jìn)行擴(kuò)增，需要兩種引物

B.含基因M的重組Ti質(zhì)粒必須插入到西紅柿細(xì)胞的染色體DNA上

C.即使基因M在西紅柿中成功表達(dá)，也要進(jìn)行個(gè)體生物學(xué)水平的鑒定

D.“西紅柿乙肝疫苗”成本相對(duì)較低

解析構(gòu)建基因表達(dá)載體前需要對(duì)基因M進(jìn)行擴(kuò)增，運(yùn)用PCR技術(shù)擴(kuò)增基因M時(shí)，需要兩種引物結(jié)合基

因M的兩條鏈從而合成相應(yīng)子鏈，A正確；含基因M的T—DNA插入到西紅柿染色體DNA上，才能穩(wěn)

定存在和表達(dá)，而不是整個(gè)Ti質(zhì)粒必須插入到西紅柿細(xì)胞的染色體DNA上，B錯(cuò)誤；即使基因M在西紅

柿中成功表達(dá)，也必須進(jìn)行個(gè)體生物學(xué)水平的鑒定，來確定實(shí)際效果，C正確；西紅柿種植容易，成本

低，D正確。

二、非選擇題

4.[2023豫北名校聯(lián)考，15分]ai一抗胰蛋白酶缺乏癥是一種單基因遺傳病，患者會(huì)出現(xiàn)肺氣腫及其他疾

病，嚴(yán)重者甚至死亡，可采用注射蟲—抗胰蛋白酶的方法來緩解患者的癥狀。科研團(tuán)隊(duì)決定結(jié)合如圖所示

流程，運(yùn)用蛋白質(zhì)工程設(shè)計(jì)、制造出全新的ai-抗胰蛋白酶，同時(shí)結(jié)合基因工程和胚胎工程進(jìn)行擴(kuò)大生

產(chǎn)。

■

'，彳

回答下列問題：

（1）①?③過程屬于蛋白質(zhì)工程，僅從③過程看，由氨基酸序列獲得的核酸序列不是（填“是”或

“不是"）唯一的，原因是密碼子的簡并（或一種氨基酸可對(duì)應(yīng)多種密碼子）。

（2）基因工程的核心是構(gòu)建基因表達(dá)載體，基因表達(dá)載體除含目的基因外，還必須有啟動(dòng)子、終止

子、標(biāo)記基因（填兩種）等?？捎蔑@微注射技術(shù)將基因表達(dá)載體導(dǎo)入受精卵中。

（3）⑧過程中，卵母細(xì)胞要在體外人工培養(yǎng)成熟后才能與獲能的精子受精。為提高培育成功率，進(jìn)

行⑨過程之前，要對(duì)提供卵母細(xì)胞的雌性動(dòng)物和受體動(dòng)物進(jìn)行同期發(fā)情處理。

（4）欲通過乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)預(yù)期內(nèi)—抗胰蛋白酶，則構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)所用的啟動(dòng)子應(yīng)為TLM

蛋白基因的啟動(dòng)子，且在⑧過程之前，要除去含Y（填“X”或"Y”）染色體的精子。

解析（1）因?yàn)槊艽a子的簡并，所以由氨基酸序列得到的mRNA的堿基序列不是唯一的，再通過逆轉(zhuǎn)錄

得到的核酸序列也不是唯一的。（2）基因表達(dá)載體上一般有啟動(dòng)子、終止子、標(biāo)記基因（如抗生素抗性

基因）、目的基因等。將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞可以采用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法（導(dǎo)入植物細(xì)胞）、Ca2+處理法

（導(dǎo)入微生物細(xì)胞）、顯微注射法（導(dǎo)入動(dòng)物細(xì)胞）等。（3）采集的卵母細(xì)胞要在體外經(jīng)人工培養(yǎng)成熟

后才能與獲能的精子受精。進(jìn)行胚胎移植前，需要使供體動(dòng)物和受體動(dòng)物生殖器官的生理變化相同，以保

證胚胎能夠移植成功，因此進(jìn)行⑨過程之前，需要對(duì)受體動(dòng)物和提供卵母細(xì)胞的雌性動(dòng)物進(jìn)行同期發(fā)情處

理。（4）利用乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)藥物時(shí)，需要讓目的基因在乳腺細(xì)胞中表達(dá)，因此啟動(dòng)子應(yīng)該用乳腺

蛋白基因的啟動(dòng)子。由于只有雌性動(dòng)物才可以表達(dá)出乳腺蛋白，所以在體外受精之前可除去含Y染色體的

精子，使受精卵的性染色體組成為XX。

但■力?卜灌通黃

5.[2023宿遷檢測(cè)，9分]一種天然蛋白LPA能高效降解因纖維蛋白凝聚而成的血栓，但是心?；颊咦⑸浯?/p>

劑量的LPA會(huì)誘發(fā)顱內(nèi)出血。研究證實(shí)，將t-PA蛋白第84位的半胱氨酸換成絲氨酸，能顯著降低其誘

發(fā)出血的副作用。據(jù)此，先對(duì)天然LP4基因的堿基序列進(jìn)行改造，再采取傳統(tǒng)的基因工程方法表達(dá)該改

造后的基因，可制造出性能優(yōu)異的改良t-PA蛋白。如圖1表示相關(guān)的目的基因、載體及限制酶識(shí)別序列

和切割位點(diǎn)，pCLYll為質(zhì)粒，請(qǐng)回答下列問題：

■制?史制片XH切耦位人

3Iy-icATcr-y

HrI5*-CCTAGC-3*

.

1s*-<xxccc-y

I

(■MIS*-CCCGGG-),

—：???怵博KIM

?hr，:友達(dá)廣,會(huì)徽■?制

A.〃?仁IM1U門口

(1)通過改造t-PA基因制造出性能優(yōu)異的改良t-PA蛋白的過程稱為蛋白質(zhì)工程。

(2)若改造后的LPA基因的黏性末端如圖1所示，則需要選用限制酶XmaI和II切割質(zhì)粒

pCLYll,保證質(zhì)粒與LP4改良基因高效連接。再用DNA連接酶催化形成磷酸二酯鍵,構(gòu)建重組質(zhì)

粒。

(3)以大腸桿菌作為受體細(xì)胞，在含新霉素的培養(yǎng)基中形成菌落的受體細(xì)胞并非都是目的菌株，原因是_

導(dǎo)入未連接目的基因的質(zhì)粒(或pCLYll或空質(zhì)?；蚱胀ㄙ|(zhì)粒)的大腸桿菌也可以在這種培養(yǎng)基上生

長。成功獲取能生產(chǎn)改良t-PA蛋白的工程菌株后，利用液體(填“固體”或“液體”)培養(yǎng)基在

發(fā)酵罐中進(jìn)行大量生產(chǎn)。

(4)除了用工程菌株，還可以用圖2所示方法從轉(zhuǎn)基因牛乳汁中獲得改良LPA蛋白：

，4因

—\I”.

WWS+代孕■二

Hf|S

圖2

過程②常用的方法是顯微注射法；在過程⑷前需要取囊胚的滋養(yǎng)層細(xì)胞做DNA分析進(jìn)行性別鑒

定。

解析(1)對(duì)天然的LPA基因進(jìn)行改造，以制造出性能優(yōu)異的改良t-PA蛋白的技術(shù)稱為蛋白質(zhì)工程。

(2)根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，LP4基因的左端黏性末端為CCGG-,可用XmaI酶切得到，LPA基因的

右端黏性末端為GATC-,可用BglII酶切得到，質(zhì)粒需要用相同的酶進(jìn)行酶切以得到與目的基因相同的黏

性末端，因此需選用限制酶XmaI和8g/II切割質(zhì)粒pCLYll。通過DNA連接酶連接DNA片段之間的磷

酸二酯鍵，構(gòu)建重組質(zhì)粒。(3)導(dǎo)入未連接目的基因的質(zhì)粒的大腸桿菌也可以在含新霉素的培養(yǎng)基中生

長，因此在含新霉素的培養(yǎng)基中形成菌落的受體細(xì)胞并非都是目的菌株(含有目的基因的大腸桿菌)。液

體培養(yǎng)基常用于擴(kuò)大培養(yǎng)，因此利用液體培養(yǎng)基在發(fā)酵罐中進(jìn)行大量生產(chǎn)。(4)過程②表示將目的基因

導(dǎo)入受體細(xì)胞，導(dǎo)入動(dòng)物細(xì)胞常用顯微注射法。囊胚期細(xì)胞逐漸分化，內(nèi)細(xì)胞團(tuán)將來發(fā)育成胎兒的各種組

織，滋養(yǎng)層細(xì)胞將發(fā)育成胎膜和胎盤，做DNA分析進(jìn)行性別鑒定時(shí)常取囊胚的滋養(yǎng)層細(xì)胞。

6.[2023南京調(diào)研，13分]人胰島素基因表達(dá)的最初產(chǎn)物是一條肽鏈構(gòu)成的前胰島素原，經(jīng)圖1所示過程形

成具生物活性的胰島素。此后科學(xué)家又提出了利用基因工程改造大腸桿菌生產(chǎn)人胰島素的兩種方法：AB

法是根據(jù)胰島素A、B兩條肽鏈的氨基酸序列人工合成兩種DNA片段，利用工程菌分別合成兩條肽鏈后將

其混合自然形成胰島素；BCA法是利用胰島B細(xì)胞中的mRNA得到胰島素基因，表達(dá)出胰島素原后再用

特定酶切掉C肽段。這兩種方法使用同一種質(zhì)粒作為載體。請(qǐng)據(jù)圖分析并回答下列問題：

?島素Mt!

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